Name: production of a strain-measuring device with an improved 3d printer
Uploaded: 2020-01-30T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer at JoVE.com

עבודה זו היתה נתמכת כספית על ידי הקרן הלאומית למדע של סין (גרנט No. 51805009).

1. הרכבת של מנגנון הגברה
<ol><li>לבנות פלטפורמה ניסיונית כולל מדפסת תלת-ממד משופרת, מד מתח מחוון, התקן נהיגה, מסגרת תמיכה, בר אלומיניום, עדשה PDMS, טלפון חכם, משקולות, מגבר מודפס (משלים איור 1), מד זן, כפי שמוצג באיור 1.</li>
	<li>הגדר את הגובה של כל שכבה במדפסת ב 0.05 מ"מ עבור ניילון...

<ol>
	<li>Laramore, D., Walter, W., Bahadori, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+micro-nuclear-mechanical+system+for+strain+measurement.">Design of a micro-nuclear-mechanical system for strain measurement.</a> Radiation Physics and Chemistry. 155 (8), 209-212 (2019).</li><li>Hu, D., Song, B., Dang, L., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+strain+rate+on+mechanical+properties+of+the+bamboo+material+under+quasi-static+and+dynamic+loading+condition.">Effect of strain rate on mechanical properties of the bamboo material under quasi-static and dynamic loading condition.</a> Composite Structures. 200 (4), 635-646 (2018).</li><li>Mattana, G., Briand, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+printed+sensors+on+foil.">Recent advances in printed sensors on foil.</a> Materials Today. 19 (2), 88-99 (2016).</li><li>Laramore, D., McNeil, W., Bahadori, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+micro-nuclear-mechanical+system+for+strain+measurement.">Design of a micro-nuclear-mechanical system for strain measurement.</a> Radiation Physics and Chemistry. 281, 258-263 (2018).</li><li>Enser, H., Sell, J. K., Hilber, W., Jakoby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printed+strain+sensors+in+organic+coatings:+In+depth+analysis+of+sensor+signal+effects.">Printed strain sensors in organic coatings: In depth analysis of sensor signal effects.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 19 (2), 88-99 (2016).</li><li>Kelb, C., Reithmeier, E., Roth, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Foil-integrated+2D+Optical+Strain+Sensors.">Foil-integrated 2D Optical Strain Sensors.</a> Procedia Technology. 15, 710-715 (2014).</li><li>Osborn, W., Friedman, L. H., Vaudin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+measurement+of+3D+structured+nanodevices+by+EBSD.">Strain measurement of 3D structured nanodevices by EBSD.</a> Ultramicroscopy. 184, 88 (2018).</li><li>Liu, F., Guo, C., Xin, R., Wu, G., Liu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+reliability+of+twin+variant+analysis+in+Mg+alloys+by+in+situ+EBSD+technique.">Evaluation of the reliability of twin variant analysis in Mg alloys by in situ EBSD technique.</a> Journal of Magnesium and Alloys. 150 (4), 184-198 (2019).</li><li>Lin, X., Zhang, H., Guo, Z., Chang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+engineering+of+friction+between+graphene+layers.">Strain engineering of friction between graphene layers.</a> Journal of Tribology International. 131 (8), 686-693 (2019).</li><li>Shingo, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-range+measurement+of+Rayleigh+scatter+signature+beyond+laser+coherence+length+based+on+coherent+optical+frequency+domain+reflectometry.">Long-range measurement of Rayleigh scatter signature beyond laser coherence length based on coherent optical frequency domain reflectometry.</a> Journal of Optics Express. 24 (17), 19651 (2016).</li><li>Davis, C., Tejedor, S., Grabovac, I., Kopczyk, J., Nuyens, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Strain+Fiber+Bragg+Gratings+for+Structural+Fatigue+Testing+of+Military+Aircraft.">High-Strain Fiber Bragg Gratings for Structural Fatigue Testing of Military Aircraft.</a> Journal of Photonic Sensors. 2 (3), 215-224 (2012).</li><li>Peng, J., Jia, S., Jin, Y., Xu, S., Xu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+investigation+of+a+sensitivity-enhanced+fiber+Bragg+Grating+sensor+for+micro-strain+measurement.">Design and investigation of a sensitivity-enhanced fiber Bragg Grating sensor for micro-strain measurement.</a> Journal of Sensors and Actuators. 285, 437-447 (2019).</li><li>Hong, C. Y., Zhang, Y. F., Yang, Y. Y., Yuan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+FBG+based+displacement+transducer+for+small+soil+deformation+measurement.">An FBG based displacement transducer for small soil deformation measurement.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 286, 35-42 (2019).</li><li>S&#225;nchez, D. Z., Gresil, M., Soutis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distributed+internal+strain+measurement+during+composite+manufacturing+using+optical+fibre+sensors.">Distributed internal strain measurement during composite manufacturing using optical fibre sensors.</a> Composites Science and Technology. 120, 49-57 (2015).</li><li>Castillo, D. R., Allen, T., Henry, R., Giffith, M., Ingham, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+image+correlation+(DIC)+for+measurement+of+strains+and+displacements+in+coarse,+low+volume-fraction+FRP+composites+used+in+civil+infrastructure.">Digital image correlation (DIC) for measurement of strains and displacements in coarse, low volume-fraction FRP composites used in civil infrastructure.</a> Composite Structures. 212 (10), 43-57 (2019).</li><li>Badadani, V., Sriranga, T. S., Srivatsa, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Uncertainty+in+Digital+Image+Correlation+Technique+for+Strain+Measurement.">Analysis of Uncertainty in Digital Image Correlation Technique for Strain Measurement.</a> Materials Today: Proceedings. 5 (10), 20912-20919 (2018).</li><li>Gao, C., Zhang, Z., Amirmaleki, M., Tam, J., Sun, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+strain+mapping+of+GO+nanosheets+under+in+situ+TEM+tensile+testing.">Local strain mapping of GO nanosheets under in situ TEM tensile testing.</a> Applied Materials Today. 14, 102-107 (2018).</li><li>Chine, C. H., Su, T. H., Huang, C. J., Chao, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+digital+image+correlation+(DIC)+to+sloshing+liquids.">Application of digital image correlation (DIC) to sloshing liquids.</a> Optics and Lasers in Engineering. 115, 42-52 (2019).</li><li>Zhang, F., Chen, Z., Zhong, S., Chen, H., Wang, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+measurement+of+particle+reinforced+composites+at+microscale:+an+approach+towards+concurrent+characterization+of+strain+and+microstructure.">Strain measurement of particle reinforced composites at microscale: an approach towards concurrent characterization of strain and microstructure.</a> Micron. , (2019).</li><li>Vogel, J. H., Lee, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+two-view+method+for+determining+strain+distributions+on+deformed+surfaces.">An automated two-view method for determining strain distributions on deformed surfaces.</a> Journal of Materials Shaping Technology. 6 (4), 205-216 (1988).</li><li>Zymelka, D., Yamashita, T., Takamatsu, S., Kobayashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-film+flexible+sensor+for+omnidirectional+strain+measurements.">Thin-film flexible sensor for omnidirectional strain measurements.</a> Journal of Sensors and Actuators. 263, 391-397 (2017).</li><li>Li, R., Zhang, K., Cai, L., Chen, G., He, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+stretchable+ionic+conducting+hydrogels+for+strain/tactile+sensors.">Highly stretchable ionic conducting hydrogels for strain/tactile sensors.</a> Polymer. 167 (12), 154-158 (2019).</li><li>Liu, H., Macqueen, L. A., Usprech, J. F., Maleki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdevice+arrays+with+strain+sensors+for+3D+mechanical+stimulation+and+monitoring+of+engineered+tissues.">Microdevice arrays with strain sensors for 3D mechanical stimulation and monitoring of engineered tissues.</a> Biomaterials. 172, 30-40 (2018).</li><li>Bolotin, K. I., Sikes, K. J., Jiang, Z., Stormer, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+electron+mobility+in+suspended+Graphene.">Ultrahigh electron mobility in suspended Graphene.</a> Solid State Communications. 146 (9-10), 351-355 (2008).</li><li>Smith, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromechanical+piezoresistive+sensing+in+suspended+graphene+membranes.">Electromechanical piezoresistive sensing in suspended graphene membranes.</a> Nano Letters. 13 (7), 3237-3242 (2013).</li><li>Zhao, J., Wang, G., Yang, R., Lu, X., Cheng, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+piezoresistivity+of+nanographene+films+for+strain+sensing.">Tunable piezoresistivity of nanographene films for strain sensing.</a> ACS Nano. 9 (2), 1622-1629 (2015).</li><li>Bae, S. H., Lee, Y. B., Sharma, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-based+transparent+strain+sensor.">Graphene-based transparent strain sensor.</a> Carbon. 51, 236-242 (2013).</li><li>Boland, C. S., Khan, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitive+electromechanical+sensors+using+viscoelastic+graphene+polymer+nanocomposites.">Sensitive electromechanical sensors using viscoelastic graphene polymer nanocomposites.</a> Science. 354 (6317), 1257-1260 (2016).</li><li>Sung, Y. L., Jeang, J., Lee, C. H., Shih, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabricating+optical+lenses+by+inkjet+printing+and+heat-assisted+in+situ+curing+of+polydimethylsiloxane+for+smartphone+microscopy.">Fabricating optical lenses by inkjet printing and heat-assisted in situ curing of polydimethylsiloxane for smartphone microscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (4), 047005 (2015).</li></ol>

העקירה פלט התפתחו בצורה קווית עם הכוח מרוכז בקצה החופשי של קרן הזיז והיה עקבי עם הסימולציות המציעות. הרגישות של מגברים היה 36.55 ± 0.53 με/μm עבור ניילון 36.03 ± 1.34 με/μm עבור ABS. רגישות יציבה אישר את הכדאיות ואת האפקטיביות של אבי טיפוס מהירה של חיישנים בדיוק גבוהה באמצעות הדפסה תלת-ממדית. הגברים היו...

השגת חומרים קלים אך חזקים במיוחד בתעשייה המודרנית. מאפייני החומרים מושפעים כאשר הם חשופים לחץ, לחץ, פיתול, וכיפוף רטטבמהלךהשימוש 1,2. לפיכך, מדידת המתח של חומרים חשוב לנתח את העמידות שלהם ולפתור שימוש. מדידות אלה מאפשרות למהנדסים לנתח את עמידות החומרים ולפתור בעיות בייצור. המדידה השכיחה ביותר שיטת מדידה בתעשייה משתמשת חיישנים זן3. חיישני רדיד מסורתיים נמצאים בשימוש נרחב בשל עלותו הנמוכה ואמינות טובה4. הם מודדים את השינויים אותות חשמליים ולהמיר אותם אותות פלט שונים5,6. עם זאת, שיטה זו משאירה את הפרטים של פרופיל המתח באובייקט הנמדד והוא חשוף לרעש מהפרעות אלקטרומגנטיות של הפרעה אלקטרומגנטית עם אותות אנלוגיים. פיתוח מדויק, מאוד לשחזור, וקלה חומרים מדידה שיטות חשוב בהנדסה. לכן, שיטות אחרות נחקרו.
בשנים האחרונות, נאנחומרים. התעניינו הרבה בחוקרים כדי למדוד את המתח על אובייקטים קטנים, אוסבורן ואח '7,8 הציע שיטה כדי למדוד את הנבג של 3d ננו באמצעות אלקטרון לפיזור (ebsd). שימוש בדינמיקה מולקולרית, לינה ואח '9 חקרה את הנדסת החיכוך הבין-שכבות של גראפן. סיבים אופטיים מבוזרים להתאמץ מדידות באמצעות ספקטרוסקופית לאחור ריילי (RBS) כבר בשימוש נרחב באיתור תקלות להערכת התקנים אופטיים בשל רזולוציה גבוהה מרחבית ורגישות10. פומפיה סיבים אופטיים (fbg)11,12 חיישנים מבוזרים מפוזרים כבר בשימוש נרחב למדידת דיוק גבוהה מדידה13 עבור הרגישות שלהם לטמפרטורה ולהתאמץ. על מנת לפקח על שינויי המתח שנגרמו על ידי ריפוי לאחר הזרקה שרף, סאנצ'ס ואח '14 מוטבע חיישן סיב אופטי לתוך צלחת פחמן אפוקסי סיבי למדוד את תהליך המתח המלא. ניגודיות הפרעות דיפרנציאליות (DIC) היא שיטת מדידה רבת עוצמה של דפורמציה של השדה15,16,17 הנמצא בשימוש נרחב גם כ-18. על-ידי השוואת השינויים ברמות האפורות של פני השטח הנמדד בתמונות שנאספו, הדפורמציה מנותח והזן מחושב. ג'אנג ואח '19 הציעה שיטה המסתמכת על הקדמה של חלקיקים מחוזקים ותמונות dic כדי להתפתח מ-dic המסורתי. ווגל ולי20 ערכי מאמץ מחושבים באמצעות שיטה אוטומטית בעלת שתי תצוגות. בשנים האחרונות, זה איפשר התבוננות מיקרו מבנה סימולטני ומדידת מאמץ הקומפוזיטורית מחוזק חלקיקים. חיישני מאמץ מסורתיים רק ביעילות למדוד זן בכיוון אחד. Zymelka ואח '21 הציע חיישן זן גמיש רב כיווני המשפר את מד המתח המסורתי השיטה על ידי זיהוי שינויים התנגדות חיישן. ניתן גם למדוד את המתח באמצעות חומרים ביולוגיים או כימיים. לדוגמה, הידרו-ג'ל מוליך ביונית הם חלופה יעילה למתח/חיישנים מישוש עקב תכונות מתיחה טובה שלהם רגישות גבוהה22,23. גראפן והקומפוזיטורית שלה יש תכונות מכניות מעולה ולספק ניידות הספק גבוה יחד עם piezoresistivity טוב24,25,26. כתוצאה מכך, מבוסס גראפן חיישנים להתאמץ כבר בשימוש נרחב ניטור בריאות העור האלקטרוני, אלקטרוניקה לבישים, ושדות אחרים27,28.
בעבודה זו, מדידה מאמץ קונספטואלי באמצעות מיקרוסקופ polydiמתיל siloxane (PDMS) ומערכת הגברה מוצג. המכשיר שונה מד זן מסורתי מכיוון שהוא אינו דורש חוטים או חיבורי חשמל. יתר על כן, העקירה ניתן לצפות ישירות. מנגנון הגברה ניתן למקם בכל מיקום על האובייקט נבדק, אשר מגדיל מאוד את החזרה של המידות. במחקר זה, חיישן ומגבר מאמץ נעשו על ידי טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית. שיפרנו לראשונה את מדפסת תלת-ממד כדי להגביר את יעילותה לדרישות שלנו. מכשיר שחול כדורי תוכנן להחליף את הבלטת ממד המסורתי היחיד שנשלט על-ידי תוכנת הפריסה כדי להשלים את ההמרה של חרירי המתכת והפלסטיק. פלטפורמת היציקה המתאימה השתנתה, והמכשיר לחישה (מגבר) ומכשיר הקריאה (מיקרוסקופ PDMS) שולבו.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ABS</td>
			<td>Hengli dejian plastic electrical products factory</td>
			<td></td>
			<td>Used for printing 1.75 mm diameter wire for amplifying mechanism</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum 6063 T83 bar</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>The length, width and thickness of cantilever beam are 380 mm, 51 mm, and 3.8 mm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ANSYS</td>
			<td>ANSYS</td>
			<td>ANSYS 14.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CURA</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>Cura 3.0</td>
			<td>Slicing softare,using with the improved 3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curing agent</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td>PDMS and curing agent are mixed with the weight ratio of 10:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Driving device</td>
			<td>Xinmingtian</td>
			<td>E00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Improved 3D printer and accessories</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Made by myself. The rotary spherical lifting platform is adopted. The spherical lifting platform is equipped with a nozzle and a pipette, which can be switched and printed freely. With a rotary printing platform, the platform temperature can be freely controlled.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iPhone 6</td>
			<td>Apple</td>
			<td>MG4A2CH/A</td>
			<td>8-megapixel sensor and the equivalent focus distance is 29mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magenetic stirrer</td>
			<td>SCILOGEX</td>
			<td>MS-H280-Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon</td>
			<td>Hengli dejian plastic electrical products factory</td>
			<td></td>
			<td>Used for printing 1.75 mm diameter wire for amplifying mechanism</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>SYLGARDDC184</td>
			<td>After the viscous mixture is heated and hardened, it can be combined with the lens amplification device of the mobile phone for image acquisition.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shape analyzer</td>
			<td>Gltech</td>
			<td>SURFIEW 4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solidworks</td>
			<td>Dassault Systems</td>
			<td>Solidworks 2017</td>
			<td>Assist to modelling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VISHAY strain gauge</td>
			<td>Vishay</td>
			<td></td>
			<td>Used to measure the strain produced in the experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VISHAY strain gauge indicator</td>
			<td>Vishay</td>
			<td></td>
			<td>Strain data acquisition.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production of a strain-measuring device with an improved 3d printer

חיישן מדידה המסורתית צריך להיות מחושמל והוא פגיע הפרעה אלקטרומגנטית. כדי לפתור את התנודות באות החשמל האנלוגי בפעולת מד הזנים המסורתית, מוצגת כאן שיטת מדידה חדשה למדידת זנים. היא משתמשת בטכניקת צילום כדי להציג את שינוי המתח על-ידי הגברה של השינוי של התזוזה של המצביע של המנגנון. ויזואלית polydiמתיל siloxane (PDMS) עדשה עם אורך מוקד של 7.16 mm נוספה למצלמת הטלפון החכם כדי ליצור קבוצה עדשה מתנהג כמיקרוסקופ ללכוד תמונות. היה לו אורך מוקד שווה ערך של 5.74 מ"מ. מגברי אקרילוניטריל (ABS) ומגברים ניילון שימשו כדי לבחון את ההשפעה של חומרים שונים על ביצועי החיישן. הייצור של מגברים ו-PDMS עדשה מבוססת על טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית משופרת. הנתונים שהושגו הושוו עם התוצאות מניתוח האלמנטים הסופיים כדי לאמת את חוקיותן. הרגישות של מגבר ABS היה 36.03 ± 1.34 με/μm, ואת הרגישות של מגבר ניילון היה 36.55 ± 0.53 με/μm.

כאשר טמפרטורת הפלטפורמה גדלה, קוטר ה-droplet והעקמומיות הצטמצמה, ואילו זווית המגע גברה (איור 3). לפיכך, אורך המוקד של ה-PDMS עלה. עם זאת, עבור טמפרטורות פלטפורמה מעל 220 ° c, זמן ריפוי קצר מאוד נצפתה בטיפות, והם לא יכלו להאריך לתוך צורה קמורה מטוס. זה יכול להיות מיוחס לאזור ההחזקה הנמוכ...

Watch this Scientific Journal Video about Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer at JoVE.com

Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer

עבודה זו מציגה חיישן מדידה של מתח המורכב של מנגנון הגברה ומיקרוסקופ polydiמתיל siloxane מיוצר באמצעות מדפסת תלת-ממד משופרת.

הפקה של התקן מדידת מתח עם מדפסת תלת-ממד משופרת

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in ...

ניתן ליישם את הייצור הדו-פאזי של נוזל מוצק גם על ייצור של חומרים מיקרוספריים מבניים בתחומים שונים של המחקר, כולל מגזרי האלקטרוניקה, הביופארמה, האנרגיה והביטחון. מערכת זו אינה דורשת חוטים או חיבור חשמלי ומאפשרת למדוד מגוון רחב של יישומים הקשורים לדפורמציה מיקרו-מבנית. לפני תחילת ההליך, לבנות פלטפורמה ניסיונית הכוללת מדפסת תלת-ממד שונה, מחוון מד זן, התקן נהיגה, מסגרת תמיכה, מוט אלומיניום, עדשת PDMS, טלפון חכם, משקולות, מגבר מודפס, מד זן.הגדר את גובה שכבת הניילון במדפסת ל- 0.05 מילימטרים. הגדר את קוטר ראש ההדפסה ל-0.2 מילימטרים והגדר את טמפרטורת הזרבובית ל-220 מעלות צלזיוס. הגדר את מהירות ההדפסה ל- 2000 מילימטרים לדקה.התאימו את הכיוון של ראש ההבלטה הכדורי כך שנחיר המתכת פונה לפלטפורמת הטמפרטורה הנמוכה והדפיסו קו מתאר כדי להבטיח שבלט רגיל. ואז לתלות את הניילון על הטור. הקצה הקדמי חייב להיכנס למיכל סליל ההדפסה כדי להיות נמס על ידי חריר המתכת.כדי להרכיב את המיקרוסקופ PDMS, השתמשו במיקסר מגנטי כדי לערבב יחס משקל של 10 ל-1 של מבשר PDMS לריפוי פתרון הסוכן ולירידה בגז של התערובת למשך 40 דקות. כאשר כל הבועות הוסרו, יוצקים את התערובת לתוך מיכל PDMS של ראש ההבלטה הכדורית ומסובבים את ראש ההבלטה הכדורי ואת הפלטפורמה כך שזור הפלסטיק פונה לפלטפורמת הטמפרטורה הגבוהה. הגדר את תוספת זרבובית הפלסטיק ל-50 מיקרוליטרים ולהשתמש בסיבוב הזרבובית ומנוע הצעדים בציר Z כדי למקם את הקצה התחתון של התקן הפיפטי במרחק של 20 מילימטרים מהתבנית.לאחר מכן מחממים את פלטפורמת הטמפרטורה הגבוהה וסוחטים את מיכל PDMS כדי להדפיס את עדשת PDMS. כאשר עדשת PDMS המודפסת התקררה לטמפרטורת החדר, השתמש לפינצטה גומי כדי להסיר אותה מהמדפסת. כדי לבצע מדידת זן בדיקת טעינה, השתמש אגוזים וברגים כדי לתקן קצה אחד של 380 על ידי 51 על ידי 3.8 מילימטר אלומיניום 6063-T83 בר לשולחן הניתוחים ולצייר צלב במרכז ו 160 מילימטרים מהקצה החופשי של קרן cantilever.כדי להסיר את שכבת תחמוצת על הקרן, ללטש את פני השטח עם נייר זכוכית עדין בזווית של כ 45 מעלות מכיוון רשת חוט מד המתח. השתמש צמר גפן ספוג אצטון כדי לנגב את פני השטח של קרן cantilever חול ואת פני השטח של הדבק מד המתח. לאחר מכן חבר את התקן הנהיגה ואת מחוון מד המתח והפעיל את הכוח.לאחר מכן, הר מד זן על פני השטח המרכזיים של מוט האלומיניום בקצה הקבוע שלו ותקן משקל סטנדרטי לקצה החופשי של קרן cantilever כדי לשלוט על קלט הכוח המרוכז. הקלט קריאה בסיסית באמצעות מחוון מד זן קונבנציונלי בשיטת חיבור רבע גשר לפני החלפת מד המתח במגבר ניילון. חבר את עדשת PDMS למצלמת הטלפון החכם עם חיישן שמונה מגה פיקסל במרחק מיקוד של 29 מילימטרים ולהתאים את אורך המוקד של המצלמה עד תמונה ברורה מתקבלת.לאחר מכן השתמש במיקרוסקופ PDMS כדי לקרוא את ההנעה של המצביע. כדי לבצע ניתוח אלמנטים סופי, יבא את קרן ה- cantilever ואת מנגנון ההטמה לספריית החומרים של התוכנה והדמיה של מיקומם. לנתח את המאפיינים המכניים של מצביע מנגנון הגברה תחת הפעולה של קרן cantilever ולהשתמש אלמנטים tetrahedral עם גודל אלמנט עדין כדי ליצור רשתות שינוי לשימוש במודלים גיאומטריים תלת-ממדיים.לאחר מכן מקד את צירי הכיפוף, במיוחד את הציר בין המצביע לגופים האחרים, והחיל כוח מרוכז של ניוטון אחד על מרכז הקצה החופשי של קרן ה- cantilever. ככל שטמפרטורת הפלטפורמה עולה, קוטר הירידה ורדיוס העקמומיות יורדים, וזווית המגע עולה. כאן מוצגת השוואה של מדידת התזוזה הניסיונית עם סימולציות FEA עבור ניילון, בעוד גרף זה ממחיש את הפערים המינימליים והמקסימום בין המדרונות עבור ABS.בניסוי מייצג זה נקבעו רגישויות המדידה לניילון ול-ABS. קשה לשלוט בטמפרטורת התבניות של עדשת PDMS. אנו משתמשים במדחחום קרינת אינפרא אדום ללא מגע ובפלטפורמה בטמפרטורה גבוהה כדי להבטיח ששינויי הטמפרטורה יהיה בסובלנות.שיטת ייצור נוזלי מוצק זה יכול להיות מיושם גם על מחקרים בתחום biopharmaceuticals, במיוחד להכנת מבנים מיקרוספרה.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Transformations of Stress and Strain

SCIENTISTS IN ACTION

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה, הדמיה וידאו תלת ממדית עם טכניקות הקרנה הדיגיטלי פרינג&#39;

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Development of a 3D Graphene Electrode Dielectrophoretic Device

פיתוח של התקנים 3D גראפן אלקטרודה dielectrophoretic

The design and fabrication of a novel 3D electrode microdevice using 50 &#181;m thick graphene paper and 100 &#181;m double sided tape is described. The ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

יד מבוקרת מניפולציה של יחיד מולקולות באמצעות סריקת הבדיקה במיקרוסקופ עם ממשק מציאות 3D Virtual

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

The Modular Design and Production of an Intelligent Robot Based on a Closed-Loop Control Strategy

עיצוב מודולרי וייצור של רובוט חכם המבוסס על אסטרטגיה בקרת לולאה סגורה

Intelligent robots are part of a new generation of robots that are able to sense the surrounding environment, plan their own actions and eventually reach ...

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

תא מודפס 3D עבור התקן מעגל אורגני השפלה בדיקות

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

עמודי רשת אבזור רך בתהליך הזרקה של רכיב 3D עם מיקרו

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

A Polymer-based Piezoelectric Vibration Energy Harvester with a 3D Meshed-Core Structure

המקצרה אנרגיה רטט פיזואלקטריים מבוסס פולימר עם מבנה Meshed-Core 3D

In this study, we fabricated a flexible 3D mesh structure with periodic voids by using a 3D lithography method and applying it to a vibration energy ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

הדפסה בתלת-ממד - הערכת פליטות חלקיקים של עט הדפסה בתלת-ממד

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Elaborate Control of Inkjet Printer for Fabrication of Chip-based Supercapacitors

שליטה משוכללת במדפסת הזרקת דיו לייצור סופר-קבלים מבוססי שבבים

There are tremendous efforts in various fields to apply the inkjet printing method for the fabrication of wearable devices, displays, and energy storage ...